浅析纯电动客车双电池组系统及其控制方法的策划

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1、浅析纯电动客车双电池组系统及其控制方法的策划新能源汽车作为战略性新兴产业，代表汽车产业的发展方向，发展新能源汽车，对我国改善能源消费结构、减少空气污染、推动汽车产业和交通运输行业转型升级具有积极意义。作为电动汽车的主要总成部件，电池系统的设计关乎电动汽车是否有较好的发展前景。本文设计了一种双电池组的动力电池系统，设计了两组电池的切换装置，确保整车的可靠运行，同时也能有效延长电池的使用寿命。　　1双电池组系统的特点及设计　　在一辆电动车上设计两套动力电池组，每套电池组都可以单独给电驱动系统与其它高压电器部件供给电能，任何一套电池组

2、出现可能影响安全问题的故障时，整车仍然可以切换到另一组电池上继续行驶。当一组电池电量耗尽，但仍然不能满足客户的行驶里程的需求时，由切换系统完成两组电池间的切换，使用另外一组电池继续行驶。　　目前电池组中单体电池由于制造和使用条件的不同，其特性存在一定的差异[6]，因此电池在经过一段时间的充/放电循环后，电池的每个模块的电压差在不断变大，电池电压的离散性越来越大，如果不对电池进行保养，则不能充分利用电池的容量。如果一组电池在拆下来进行维修保养的时段内，车辆仍然可以采用另一组电池继续行驶，仅仅在保养期间损失一些续驶里程，这样既可以充

3、分地保证车辆运营商的利益，客户也不需要再购买另一组电池进行更换。　　不足的是，整车需要增加一套电池系统和一套切换系统。如果切换系统产生故障，则不能在两组电池间进行正常切换，对整车的可靠性产生一定的负面影响。这就对切换系统中的转换控制柜提出了较高的要求，切换接触器是其中的主要部分。本设计采用带有磁吹灭弧功能与反向二极管的大容量接触器，在转换时，通过控制策略使切换时车辆处于停车状态，减少转换时产生的电弧，确保切换接触器的可靠性，可以保证整车的正常运营。　　另外，整车带有两组电池，在行车时只有一组电池参与工作，另一组电池的重量加在整车

4、上，整车的电耗会有相应增加。但通过整车与部件的轻量化设计、新材料的应用后，经过检测，增加的副电池系统使电耗仅增加约为5%。本设计方案中，客户如果只采用一组电池，又采用轻量化技术，电耗相比两套电池组要减少电耗约8%，按200km的续驶里程来计算，在16km左右，但副电池本身在扣除因重量增加而导致的里程损失后，也可为整车增加续驶里程60km以上。另外，直充式的充电方法，充电服务费较低，客户并不敏感，但副电池系统却可以大大增加整车的续驶里程，满足了客户每天的续驶里程需求。本文增加的副电池系统和切换系统，增加成本在25~30万元左右，本

5、设计主要目的是解决公交公司客户的里程需求。　　针对合肥市城市客车运营状况，通过对合肥市的公交线路进行运营里程分析后发现，合肥市60%以上的线路每天的运营里程不超过200km，且每天运行时间不超过12h，平均时速在15~18km/h之间。在合肥炎热的夏天，开空调工况下，对合肥市繁忙的1路城市客车进行电耗实车测试后，发现平均每公里电耗达到了1.25kS主模块通过CAN发送电池组放电切换请求状态标志位，整车控制器接收此状态标志位，并通过仪表声光提示驾驶员，请求切换电池组，同时判断车速与驻车状态，当整车控制器检测车辆车速为0且处于驻车状

6、态后，通过图中的高压总正继电器来控制，以断开所有高压负载电器，再控制转换控制柜中的切换接触器，切换到第二组电池，确保状态正常后，再通过高压总正继电器来接通高压负载电器，同时在组合仪表上提示驾驶员切换完成，可以正常行驶。切换条件主要由电池本身的电量特性确定，对于磷酸铁锂电池，当模块电压低于2.8V、总电压低于460V时，电量已经仅有10%，基于保护电池不能过放，必须进行切换。在电池温度大于60℃时，电池电解液易分解，造成危险，或在其它故障时，此时也必须进行切换，可由整车控制器控制进行自动切换，或在仪表台设置手动切换开关，如图2所示

7、，由驾驶员完成强制使用第一组或第二组电池，放电切换工作流程图，如图3所示。　　2)充电过程中，系统默认当前充电的电池组为第一组电池。第一组电池充满时，由BMS主模块通过CAN发送电池组充电切换请求状态标志位，充电机接收到切换请求时，停止充电，同时发送指令给整车控制器，准备下一次重新起动。整车控制器接收充电机的切换指令时，断开充电接触器，通过图中的控制来断开高压总正，再控制双电系统切换接触器，切换到第二组电池。当电池BMS系统检测电池全部正常后，接通充电接触器，与充电机连接，按照标准GB/T27930-2015通讯协议握手进入智能

8、充电程序，本文不做详细阐述。充电切换工作流程图，如图4所示。　　3结束语　　本文设计了一套双电池系统，在合肥市的10m纯电动客车上已经成功批量应用，达到预期设计要求，实际效果较好，提高了整车运行的出勤率，即使在电池维护期间也可正常行驶，体现了客户为本、运营效益最